análisis dinámico y criterios de diseño para barandilla de ... · además de una buena...

ANLISIS DINMICO Y CRITERIOS DE DISEO PARA BARANDILLAS DE PROTECCIN PERSONAL SOMETIDAS A IMPACTO

Juan Carlos Pomares Torres

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ANLISIS DINMICO Y CRITERIOS DE DISEO PARA

BARANDILLAS DE PROTECCIN PERSONAL

SOMETIDAS A IMPACTO

TESIS DOCTORAL

Autor: Juan Carlos Pomares Torres

Director: Dr. D. Ramn Irles Ms

Noviembre 2012

Departamento de Edificacin y Urbanismo

UNIVERDIDAD DE ALICANTE

UNIVERDIDAD DE ALICANTE

Departamento de Edificacin y Urbanismo

ANLISIS DINMICO Y CRITERIOS DE DISEO PARA

BARANDILLAS DE PROTECCIN PERSONAL

SOMETIDAS A IMPACTO

TESIS DOCTORAL

Autor: Juan Carlos Pomares Torres

Director: Dr. D. Ramn Irles Ms

Alicante, 2012

Dr. D. Ramn Irles Ms, Catedrtico de la Universidad de Alicante,

certifica:

Que la presente memoria, titulada: Anlisis dinmico y criterios de

diseo para barandillas de proteccin personal sometidas a impacto ha

sido realizada bajo mi direccin por D. Juan Carlos Pomares Torres y

constituye su Tesis para optar al grado de Doctor por la Universidad de

Alicante. Asimismo emito mi conformidad para que dicha memoria sea

presentada y tenga lugar, con posterioridad, la correspondiente lectura.

Fdo.: Dr. D. Ramn Irles Ms

Alicante, Septiembre 2012

A mi mujer y nuestros hijos

AGRADECIMIENTOS

Parece que fue ayer cuando empezamos este trabajo y ya han pasado ms de

dos aos desde que se inici. Todo comenz con una simple fotocopia de la

norma UNE-EN 13374, que mi director de tesis tena guardada en un cajn de su

despacho y en la que haba una expresin, escrita a bolgrafo, sobre la energa

cintica generada por un cuerpo en cada libre. Recuerdo tambin a mi director,

decirme con seguridad y firmeza: Ah tienes el tema de la tesis, puedes

comenzar con ella. Poco a poco, con mucho trabajo y su acertada supervisin, la

investigacin sobre lo que aquel papel deca fue cogiendo forma, hasta

convertirse en lo que actualmente ha llegado a ser.

Gracias Ramn por tus muchas ayudas y por tus buenos consejos, sin tu apoyo

este trabajo no hubiera sido posible.

Agradecer por supuesto a Margarita, por su infinita paciencia conmigo durante las

muchas horas de trabajo que he dedicado a esta investigacin. Gracias a mis

hijos Juan Carlos, Irene y Alberto porque ellos me han animado mucho con su

presencia y con sus gestos de sorpresa al ver cmo los ordenadores procesaban

en mi estudio de forma continuada. Ellos me hacan sacar fuerzas en los

momentos de flaqueza, principalmente cuando aparecan las dificultades.

Gracias al laboratorio Aidico en Paterna (Valencia), principalmente a sus tcnicos

Carlos y Sara por ayudarme en la parte experimental de este estudio. Gracias al

taller Metlicas Lpez por colaborar en la construccin de diversos prototipos.

Gracias a los compaeros de la Universidad de Alicante, Beln y David por

ayudarme con las mediciones de los ensayos experimentales.

Muchas gracias a Enrique por solventar mis dudas en el manejo del software del

modelo numrico.

Gracias, por ltimo, al sindicato CSIF por reconocer con el primer premio a un

trabajo asociado a esta tesis sobre Barandillas de Proteccin, en la XIII Edicin de

los Premios de Investigacin y Estudios en Prevencin de Riesgos Laborales. El

premio fue otorgado por el conseller de Sanidad Luis Rosado, el 24 de noviembre

de 2011 en la ciudad de Valencia.

RESUMEN

La investigacin descrita se centra en las barandillas de seguridad tipo B y C

(UNE-EN 13374), utilizadas en obras de construccin o mantenimiento, que

deben resistir cadas de potenciales accidentados desde una altura mxima de 5

m, sobre un plano de cada de hasta 60 sobre la horizontal (o mayor altura con

menor inclinacin) y ser capaces de absorber una energa cintica de hasta 2.200

julios con determinados requisitos de deformabilidad mnima.

Por sus caractersticas y requerimientos, este tipo de barandillas se construyen

frecuentemente mediante un bastidor metlico sobre el que se tiende una red de

seguridad. Dadas las dificultades de anlisis del fenmeno del impacto y proceso

de detencin, los trabajos se inician con el desarrollo de un modelo matemtico

mediante la tcnica de elementos finitos partiendo de un comportamiento

equivalente elstico bilineal de la red, analizado en trabajos anteriores, capaz de

simular la realidad y valorar el conjunto de variables implicadas en el estudio

como las deceleraciones del lastre, tensiones de los soportes, deformaciones de

la red, trayectoria de detencin del lastre, factores de impacto, inclinacin de la

proteccin, tamao de la red y distancias entre soportes.

Asimismo se ha efectuado un estudio cinemtico simplificado del proceso de la

retencin del lastre, consiguiendo una expresin simple que puede usarse como

herramienta de diseo de estos sistemas de proteccin.

Por ltimo se han realizado ensayos experimentales de prototipos de barandillas a

escala real en laboratorio, para contrastar y ajustar, en su caso, el modelo

matemtico de elementos finitos.

Todo este trabajo permite llegar a conclusiones que hacen dudar de algunos de

los requisitos vigentes de UNE-EN 13374 para estos dispositivos, y encontrar

soluciones satisfactorias.

Palabras clave: barandillas, seguridad, red, cada, impacto, UNE-EN 13374.

NDICEDECONTENIDOS CAPTULO1. INTRODUCCIN.........................................................................................................1

1.1. ANTECEDENTES......................................................................................................................1

1.2. OBJETIVOS..............................................................................................................................6

1.3. METODOLOGA......................................................................................................................8

CAPTULO2. ESTADODELACUESTIN.........................................................................................9

2.1. ASPECTOSHISTRICOSDELASEGURIDADENELTRABAJO...................................................9

2.2. LEGISLACIN........................................................................................................................11

2.3. ESTUDIOSESPECFICOS.......................................................................................................16

CAPTULO3. TRABAJOSDESARROLLADOS.................................................................................21

3.1. MODELONUMRICODEELEMENTOSFINITOS...................................................................21

3.2. ANLISISDEVARIABLESMEDIANTEMODELONUMRICO.................................................24

3.2.1.DISEODELADIRECTRIZDELSOPORTE.............................................................................24

3.2.2.INFLUENCIADELTIPODELASTRE.......................................................................................26

3.2.3.INCLINACINDELSISTEMA................................................................................................26

3.2.4.ALTURADELAPROTECCINPERIMETRAL(RED)...............................................................28

3.2.5.DISTANCIADESEPARACINENTRESOPORTES..................................................................29

3.2.6.VALORACIONESENERGTICAS...........................................................................................30

3.2.7.CONSECUENCIASDELREQUISITODEFLECHAMNIMAVIGENTE......................................31

3.3.ANLISISCINEMTICOSIMPLIFICADOYFRMULADEDISEO...........................................31

3.4.ESTUDIOEXPERIMENTAL.......................................................................................................33

3.4.1.PROTOTIPO.........................................................................................................................33

3.4.2.ENSAYOSREALIZADOS........................................................................................................36

CAPTULO4. ANLISISDERESULTADOS.....................................................................................39

4.1. RESULTADOSCONMODELONUMRICODEELEMENTOSFINITOS....................................39

4.2. RESULTADOSDEVARIABLESMEDIANTEMODELONUMRICO..........................................40

4.2.1.DISEODELADIRECTRIZDELSOPORTE.............................................................................40

4.2.2.INFLUENCIADELTIPODELASTRE.......................................................................................41

4.2.3.INCLINACINDELSISTEMA................................................................................................43

4.2.4.ALTURADELAPROTECCINPERIMETRAL(RED)...............................................................49

4.2.4.1.SIMULACIONESPARAREDDE8MDELONG.YSEP.ENTRESOPORTESDE4M.............49

4.2.4.2.SIMULACIONESPARAREDDE4,8MDELONG.YSEP.ENTRESOPORTESDE2,4M.......56

4.2.5.DISTANCIADESEPARACINENTRESOPORTES..................................................................60

4.2.6.VALORACIONESENERGTICAS...........................................................................................71

4.2.7.CONSECUENCIASDELREQUISITODEFLECHAMNIMAVIGENTE......................................73

4.3.ANLISISCINEMTICOSIMPLIFICADOYFRMULADEDISEO...........................................74

4.4.ESTUDIOEXPERIMENTAL.......................................................................................................78

4.4.1.ENSAYOSEXPERIMENTALESCONRED...............................................................................79

4.4.2.ENSAYOSEXPERIMENTALESCONMALLAZO......................................................................84

CAPTULO5. CONCLUSIONESYFUTUROSDESARROLLOSDELAINVESTIGACIN...................87

ANEXO1. MTODODEELEMENTOSFINITOS........................................................................89

ANEXO2. TABLASRESUMENDERESULTADOS......................................................................91

ANEXO3. PATENTEDELSISTEMADEPROTECCIN...............................................................99

ANEXO4. PREMIOALAINVESTIGACINREALIZADA..........................................................119

ANEXO5. PUBLICACIONESYCONGRESOSASOCIADOSAESTETRABAJO..........................127

WORKSHOP:INVESTIGACINEINNOVACINENPROTECCIONESCOLECTIVASYMEDIOSAUXILIARESDEEDIFICACIN.JUNIO2011.MADRID.....................................................................1274thINTERNATIONALCONFERENCEONSAFETYANDSECURITYENGINEERING.SAFE2011.JULIO2011.AMBERES.BLGICA....................................................................................................141REVISTABOLETN.COLEGIOOFICIALDEAPAREJADORES,ARQUITECTOSTCNICOSEINGENIEROSDEEDIFICACIN,N89,PP.68.ENEROFEBRERO2012.ALICANTE........................153INFORMESDELACONSTRUCCIN.ISSN00200883.ACEPTADOJUNIO2012.............................159REVISTACERCHA.APAREJADORESYARQUITECTOSTCNICOS.N112.JULIO2012..................17512thINTERNATIONALCONFERENCEONSTRUCTURESUNDERSHOCKANDIMPACT.SUSI2012.SEPTEMBER2012.KOS(GREECE).................................................................................181ANEXO6. 24VARIANTESDELMODELO...............................................................................193

ANEXO7. AJUSTESDELMODELO.........................................................................................263

ANEXO8. PROPUESTAAEN1263.........................................................................................265

REFERENCIAS..................................................................................................................................271

INTRODUCCIN

Tesis Doctoral 1 Juan Carlos Pomares Torres

CAPTULO 1. INTRODUCCIN

1.1. ANTECEDENTES

En el mbito de la construccin existen diversos aspectos fundamentales a tener

en cuenta, entre los que cabe destacar el de la Seguridad de los Trabajadores.

Aunque cada vez son mayores los empeos que tanto empresas constructoras,

direcciones de obra, promotores, inspeccin de trabajo y otros organismos hacen

para mejorar las condiciones laborales, es frecuente encontrar obras sin las

correctas medidas de seguridad, o con un mal uso de las mismas, haciendo caso

omiso a la reglamentacin vigente, utilizando materiales improvisados como

palets, puntales, tablas, cruces de arriostramiento de andamio, usos que slo

intentan evitar las sanciones, y principalmente, sin proteger de forma adecuada al

trabajador. Desafortunadamente, an siguen apareciendo en los medios de

comunicacin noticias sobre accidentes graves y mortales en la construccin.

Figura 1.1.1. Estadstica accidentes laborales graves.

Segn estadsticas del Ministerio de Trabajo de Espaa (Figuras 1.1.1. y 1.1.2.),

promediando los ltimos 5 aos, los accidentes por cadas de altura a distinto

nivel son la causa del 27% del total de accidentes graves y del 14% del total de

los accidentes mortales.

Uno de los sistemas de proteccin existentes para evitar cadas a otro nivel son

los sistemas provisionales de proteccin de borde, o barandillas de seguridad,

reguladas por la norma UNE-EN 13374.

RESTODEACCIDENTESLABORALESGRAVES:

5650;73%

ACCIDENTESLABORALESGRAVES

PORCADADEALTURA:2042;27%

ACCIDENTESLABORALESGRAVES.SEGNELPROMEDIODELOS5LTIMOSAOSDEESTADSTICASDEL

MINISTERIODETRABAJODEESPAA.

CAPTULO 1


Figura 1.1.2. Estadstica accidentes laborales mortales.

Este trabajo de investigacin estudiar y mejorar las mencionadas barandillas de

seguridad utilizadas en obras de nueva construccin, mantenimiento o

conservacin, y que deben ser capaces de resistir impactos considerables y de

retener de forma adecuada a las personas que se encuentren trabajando en

cubiertas, tejados o superficies inclinadas ante una eventual cada de altura a

distinto nivel evitando las graves consecuencias de un posible accidente.

La sensibilizacin sobre materia de seguridad en Espaa es cada vez mayor en

todos los mbitos, empresas constructoras, judicial, promotores, sindicatos,

clientes, tcnicos. En las obras, tanto en la fase de estudio como en ejecucin,

adems de analizar su coste, plazo de ejecucin y niveles de calidad exigidos, se

reflexiona sobre la dificultad de la misma, las medidas de seguridad de proteccin

colectiva (Foto 1.1.1.), as como los medios auxiliares necesarios conforme a

normativa vigente que utilizaremos en la ejecucin de la misma.

Foto 1.1.1. Obra en construccin en la que se combinan

medidas de proteccin colectivas e individuales.

ACCIDENTESLABORALESMORTALESPORCADADEALTURA:

114;14%

RESTODEACCIDENTESLABORALESMORTALES:

716;86%

ACCIDENTESLABORALESMORTALESSEGNELPROMEDIODELOS5LTIMOSAOSDEESTADSTICASDEL

MINISTERIODETRABAJODEESPAA.

INTRODUCCIN


En una correcta y completa planificacin de la obra as debe ser, tiene que tener

en cuenta todas las medidas de seguridad que aplicaremos en cada fase de la

misma. De esta forma, analizando los riesgos, medidas y equipos de seguridad

necesarios (Foto 1.1.2.), podremos disponer de ellos con antelacin en el

momento preciso en cada una de las fases de la construccin de la obra. Con

esto evitaremos improvisaciones sobre la marcha que a menudo suelen tener

consecuencias graves para el accidentado o incluso la muerte.

Adems de una buena planificacin, son necesarias especialmente en temas de

seguridad durante la construccin, revisiones peridicas de la correcta instalacin

de los sistemas de seguridad y la supervisin del buen uso que se hace de los

mismos.

Foto 1.1.2. Hueco de fachada protegido con

barandilla perimetral y red vertical.

Cada vez es ms habitual en las empresas disponer de personal tcnico propio

responsable sobre materia de seguridad, encargados exclusivamente en temas

de seguridad e incluso formacin del personal, que se encargan de organizar

reuniones de trabajo mensuales en obra para analizar las incidencias en materias

de seguridad, previsin de nuevos trabajos a realizar y las medidas de seguridad

que en cada una de las nuevas tareas deben ser implantadas.

Este trabajo de investigacin sobre barandillas de seguridad (sistema provisional

de proteccin de borde clase C, conforme a UNE-EN 13374) inici su andadura

en el Trabajo Fin de Mster (TFM) realizado por el autor de esta tesis, como

culminacin del Mster Oficial en Gestin de la Edificacin que se bas en un

pequeo estudio inicial realizado por E. Segovia para el grupo de trabajo

CAPTULO 1


AEN/CTN81/SC2/GT04 que particip, en su da, de la redaccin de la norma

conjuntamente con otros comits europeos.

Posteriormente, la investigacin iniciada en dicho TFM ha continuado, culminando

en la redaccin de esta tesis doctoral.

Este estudio se engloba dentro de una lnea de investigacin iniciada en los aos

noventa, cuyo primer hito importante fue la tesis de E. Segovia (2004) con una

aplicacin a las redes tipo V, conforme a UNE-EN 1263-1 y 2 sobre redes de

seguridad, requisitos de seguridad, mtodos de ensayo y lmites de instalacin.

Previamente tuvieron lugar algunas publicaciones menores y congresos, entre los

que cabe destacar: Irles (1996), Saiz (1997), Irles (1998) y Arcenegui (1998).

Segn la norma UNE-EN 13374, 2004, las barandillas de proteccin o sistemas

provisionales de proteccin de borde se utilizan en los trabajos de construccin,

principalmente para prevenir la cada de personas y objetos a un nivel ms bajo

desde tejados, bordes, escaleras y otras reas donde se requiera proteccin.

Se dividen, en funcin de las distintas alturas de cada, inclinacin del plano de

trabajo y su capacidad de absorcin de energa cintica, en tres tipos de

barandillas: A, B y C (Figura 1.1.3).

Figura 1.1.3. Tipos de barandillas, segn UNE-EN 13374.

Esta investigacin se centrar en las barandillas de tipo C, que deben ser

capaces de resistir cadas del accidentado desde una altura mxima de 5 m,

sobre un plano de cada de hasta 60 sobre la horizontal (o mayor altura con

INTRODUCCIN


menor inclinacin) y deben ser capaces de absorber una energa cintica de

2.200 julios con determinados requisitos de deformabilidad mnima (200 mm).

Por sus caractersticas y requerimientos, este tipo de barandillas se construyen

frecuentemente mediante un bastidor metlico sobre el que se tiende una red de

seguridad.

La norma UNE-EN 13374, establece para las barandillas de tipo C un ensayo de

resistencia. En l se utiliza un impactador de ensayo (cilindro) de acuerdo con la

norma UNE-EN 1263-1 (Redes de seguridad. Caractersticas y ensayos) que

debe rodar a lo largo de una rampa hacia las partes ms bajas. La posicin del

cilindro impactador ser tal que su centro de gravedad recorra 5,00 m antes del

impacto en el sistema de proteccin (Figura 1.1.4.).

Figura 1.1.4. UNE-EN1263-1. Ensayo para red tipo U.

La norma UNE-EN 13374, en su apartado 6.4.3 reconoce en su letra pequea

que: El objetivo es que el requisito de flecha de cmo mnimo 200 mm pudiera

aplicarse a cualquier parte del sistema (a una altura de 200 mm por encima de la

parte ms baja) una vez que una solucin satisfactoria y prctica est disponible,

por ejemplo, incluyendo el requisito para los postes. En el momento de la

redaccin de esta norma el estado de la tcnica nos dice que no es posible aplicar

el requisito de flecha a los postes o a sus partes adyacentes.

La complejidad del fenmeno del impacto dinmico entre el accidentado y la

proteccin perimetral, hace necesaria la utilizacin de un software informtico que

sea capaz de representar dicho fenmeno de una forma ajustada a la realidad.

CAPTULO 1


Se muestra evidente la ausencia de muchos datos relevantes sobre las variables

del sistema a la hora de redactar la norma. En particular, sobre una cuestin

fundamental para la integridad del accidentado: el factor de impacto, definido

como cociente entre la mxima deceleracin instantnea durante la detencin y la

aceleracin de la gravedad.

1.2. OBJETIVOS Los principales objetivos de esta investigacin han sido:

1. Optimizacin de diferentes aspectos geomtricos del sistema:

a) Inclinacin de la proteccin.

Mediante valoraciones cuantitativas de las variables del fenmeno,

se reflexiona sobre las bondades de las posiciones de la red en

cuanto a su inclinacin (Figura 1.2.1.) segn se establece en la

UNE-EN 13374, 2004 en su apartado 5.2.3.

Figura 1.2.1. Inclinacin de los sistemas de proteccin

de bordes clases B y C. UNE-EN 13374.

INTRODUCCIN


b) Altura mnima de la proteccin perimetral.

Estudiar la altura mnima recomendable de la red (Figura 1.2.2.)

segn UNE-EN 13374, 2004 en su apartado 7.5.2.2.1 y UNE-EN

1263-1, 2002 en su apartado 7.11.2, proponiendo en su caso

modificacin sobre dicha altura.

Figura 1.2.2. Mtodo de ensayo de resistencia

dinmica para la clase C. UNE-EN 13374.

c) Distancia de separacin entre soportes.

Examinar diferentes distancias entre soportes y sus posibles

consecuencias que pueden tener en cuanto a la integridad del

accidentado.

2. Realizar simulaciones con modelos matemticos usando un lastre

cilndrico segn UNE-EN 13374 apartado 7.5.2.2 y UNE-EN 1263-1

apartado 7.11.2 y con otro lastre distinto al anterior, el esfrico utilizado

para redes tipo V, segn UNE-EN 1263-1, 202 en su apartado 7.4.2,

con el fin de analizar posibles impactos sobre la red del accidentado

tanto lateralmente como con la cabeza o pies, con menor rea de

incidencia, para obtener el factor de impacto sufrido por el accidentado

en cada una de ellas.

CAPTULO 1


3. Determinar un diseo geomtrico original para los soportes que

resuelva de forma satisfactoria los puntos duros que suponen los

soportes segn se establecen en el apartado 6.4.3 de UNE-EN 13374.

4. Realizar ensayos reales con material instrumentado que permitan

contrastar la bondad de los resultados de los modelos numricos, y

modificarlos en caso de ser necesario para ajustarlos a la realidad.

5. Analizar el valor de la flecha mnima de 200 mm entre soportes

establecida en el punto b del apartado 6.4.3 de la UNE-EN 13374, y

proponer en su caso una revisin al alza de este valor que tiene

repercusiones inmediatas sobre el valor del impacto que sufre el

accidentado.

6. Obtener una expresin sencilla que nos permita obtener el factor de

impacto sufrido por el accidentado con precisin adecuada, en funcin

de la altura de cada y la flecha de la red. Esta expresin ser clave

para el diseo de estos dispositivos que controlar de forma adecuada

el factor de impacto, de relevante trascendencia en la proteccin del

accidentado.

7. Tramitar en la Oficina Espaola de Patentes y Marcas un sistema

original de proteccin de borde tipo B y C, capaz de resistir fuertes

impactos, para evitar la cada de personas y que incorporar todas las

mejoras resultantes en este trabajo de investigacin.

8. Promover, en su caso, las modificaciones oportunas al texto vigente de

UNE-EN 13374.

1.3 METODOLOGA Para la realizacin de esta investigacin utilizaremos la siguiente metodologa:

- Revisin detallada de estudios previos en este mbito.

- Desarrollo de modelos numricos para valorar exhaustivamente las mltiples

variables y casustica del fenmeno analizado.

- Realizacin de ensayos reales en laboratorio que nos permitirn confirmar y

contrastar los resultados previamente obtenidos en el modelo numrico.

- Anlisis de resultados, obtencin de conclusiones y recomendaciones.

ESTADO DE LA CUESTIN


CAPTULO 2. ESTADO DE LA CUESTIN

2.1. ASPECTOS HISTRICOS DE LA SEGURIDAD EN EL TRABAJO

Los empresarios poco a poco han ido tomado conciencia de las consecuencias

que provoca un accidente y los problemas en la produccin que esto conlleva.

A su vez, el operario ha dejado de despreciar las medidas de prevencin,

considerando que el uso de las mismas lo hacan ver como cobarde ante el resto

de sus compaeros.

Con el trascurrir de los aos se han ido dictando normas legales con el objeto de

prevenir y evitar los riesgos en los distintos mbitos laborales. En el proceso de

mejora de las condiciones laborales fueron muchas las dificultades que tanto las

empresas como los trabajadores fueron venciendo, en lo que respecta a la

seguridad en el trabajo.

Con la imposicin de las diferentes legislaciones en medidas de seguridad laboral,

la empresa toma conciencia de sus responsabilidades sobre el obrero y ste

sobre sus obligaciones del uso de las medidas preventivas en su lugar de trabajo.

La seguridad en el trabajo engloba diversos valores sociales, puesto que el

trabajador evita, con la observacin de las normas preventivas, la consecuencia

del riesgo que antes slo prevea un seguro en el que no estaban compensadas

las posibilidades laborales del obrero, al que un accidente poda cortar todas las

satisfacciones a que su esfuerzo en el trabajo le daba derecho.

Foto 2.1.1. Obra en la que la empresa ha implantado

correctamente las medidas de seguridad.

CAPTULO 2


Desde el punto de vista social, Gran Bretaa ha sido el pas ms destacado. Inglaterra fue tambin la cuna de la industria mecanizada.

Desde 1500 hasta las postrimeras del siglo XVIII los britnicos progresaron en las

industrias manuales, los artesanos dedicados a trabajar la madera, el metal y

particularmente la industria textil, llegaron al mximo de sus destrezas.

Los primeros aos del siglo XIX, presenciaron el triunfo de la mecanizacin de la

industria, declinando la labor manual.

Dos terceras partes de los obreros eran mujeres y nios, cuyo tiempo de trabajo

era de 12 a 14 horas al da. Las protecciones de las mquinas se desconocan.

Las muertes por accidentes profesionales y mutilaciones eran frecuentes.

En Massachussets, EE.UU., desde 1822, se comenz con la elaboracin de las telas de algodn, siendo la misma una tarea donde trabajaban gran cantidad de

mujeres y nios, en condiciones de esclavitud, y con una alta tasa de

amputaciones, hasta el punto de carecerse de obreros para efectuarse tales

tareas en auge. Esto motiv que el gobierno local tomara cartas en el asunto

mediante las inspecciones a tales fbricas. Posteriormente, con el ingreso de los

inmigrantes irlandenses, se obtuvo gran cantidad de mano de obra a bajos costos.

En 1833, en Inglaterra, con la creacin de la Ley de Fbricas (Factory Act) se

estableci la inspeccin gubernamental de fbricas y se limit el nmero de

trabajos para nios, pero no fue sino hasta 1850 cuando comenzaron a verificarse

las mejoras verdaderas como resultado de las recomendaciones hechas por

entonces. As, tambin se mejoraron las condiciones sanitarias y de seguridad,

tales como el suministro de protecciones para engranajes y transmisiones.

En 1867, se ampli esta ley, incluyendo ms enfermedades, exigiendo ms

proteccin contra accidentes, ventilacin mecnica para la eliminacin de polvo, y

prohibicin de ingesta de alimentos en los ambientes nocivos de las fbricas. La

inspeccin mdica se inici en 1897 al promulgarse las leyes de compensacin.

En contraposicin a las medidas tomadas por el gobierno de EEUU, en 1867 se

promulgo una ley prescribiendo los inspectores a las fbricas.

Posteriormente, se dict en Alemania en el ao 1868, durante la presidencia de

Bismarck, una ley donde se estableca que todo trabajador que sufriera una lesin

incapacitante, como consecuencia de un accidente industrial, deba ser

compensado econmicamente por su patrn.



Dicha ley se fue adoptando rpidamente en los paises industrializados de Europa

y en los Estados Unidos.

En 1874, Francia aprob una ley estableciendo un servicio especial de inspeccin

para los talleres, y en 1877, Massachussets orden el uso de resguardos para las

maquinarias de funcionamiento peligroso.

Unos aos ms tarde, en 1908 se estableci la primera Oficina de Estadsticas de

Trabajo en los EE.UU. y, simultneamente, en Alemania se tomaron providencias

para que todos los patronos suministrasen los medios necesarios para proteger la

vida y la salud de los trabajadores.

2.2. LEGISLACIN

Segn hemos visto anteriomente, ha sido en los ltimos 75 aos cuando los

estados han incorporado y extendido las medidas para la prevencin de

accidentes laborales.

En Espaa, en 1940 se establece el Reglamento General de Seguridad e Higiene

en el Trabajo que estuvo vigente durante ms de 30 aos, siendo pionero en la

cuestin de la prevencin, si bien la legislacin anterior ya haba resuelto el

problema de la rehabilitacin y compensacin de minusvalas mediante subsidios.

En 1970 se publica la Ordenanza de Trabajo de la Construccin, Vidrio y

Cermica, vigente durante 20 aos, y en 1971 aparece la Ordenanza General de

Seguridad e Higiene en el Trabajo, que derogaba parcialmente el Reglamento

General de 1940. Ellas contenan referencias generales a los sistemas de

proteccin frente a cadas de altura a los que se dirige este trabajo: Art. 22. OGSHT. Aberturas en las paredes.

1. Las aberturas en las paredes que estn a menos de 90 centmetros sobre el piso y tengan

unas dimensiones mnimas de 75 centmetros de alto por 45 centmetros de ancho, y por

las cuales haya peligro de cada de ms de dos metros, estarn protegidas por

barandillas, rejas y otros resguardos que completen la proteccin hasta 90 centmetros

sobre el piso y que sean capaces de resistir una carga mnima de 150 kilogramos por

metro lineal.

Art. 23. OGSHT. Barandillas y plintos.

1. Las Barandillas y plintos o rodapis sern de materiales rgidos y resistentes.

2. La altura de las barandillas sern de 90 centmetros como mnimo a partir del nivel del

piso, y el hueco existente entre el plinto y la barandilla estar protegido por una barra

CAPTULO 2


horizontal o listn intermedio, o por medio de barrotes verticales, con una separacin

mxima de 15 centmetros.

3. Los plintos tendrn una altura mnima de 15 centmetros sobre el nivel del piso.

4. Las barandillas sern capaces de resistir una carga de 150 kilogramos por metro lineal.

Pero resultaban absolutamente insuficientes para regular adecuadamente las

caractersticas mnimas de los dispositivos y ofrecer pautas para su diseo.

En 1980 aparece la norma UNE-EN 81650, Redes de Seguridad, Caractersticas

y ensayos, que contena disposiciones sobre la colocacin de redes horizontales,

definiciones y requisitos mecnicos mnimos sobre la propia red; entre ellos, la

resistencia sin rotura de la misma tras cuatro impactos de una masa de ensayo de

90 Kg en cada libre desde 6 m de altura.

Ms recientemente, aparece la Ley 31/1995 de Prevencin de Riesgos Laborales

y sus decretos posteriores de desarrollo establecieron disposiciones mnimas de

Seguridad y Salud en las Obras de Construccin. En el Real Decreto 1627/1997,

se establecen disposiciones mnimas de seguridad y salud en las obras de

construccin sobre cadas en altura: Parte C: disposiciones mnimas especficas relativas a puestos de trabajo en las obras en el

exterior de los locales.

3. Cadas de altura.

a. Las plataformas, andamios y pasarelas, as como los desniveles, huecos y aberturas

existentes en los pisos de las obras que supongan para los trabajadores un riesgo de cada

de altura superior a 2 metros, se protegern mediante barandillas u otro sistema de

proteccin colectiva de seguridad equivalente. Las barandillas sern resistentes, tendrn

una altura mnima de 90 centmetros y dispondrn de un reborde de proteccin, un

pasamano y una proteccin intermedia que impidan el paso o deslizamiento de los

trabajadores.

b. Los trabajos en altura slo podrn efectuarse, en principio, con la ayuda de equipos

concebidos para tal fin o utilizando dispositivos de proteccin colectiva, tales como

barandillas, plataformas o redes de seguridad. Si por la naturaleza del trabajo ello no fuera

posible, deber disponerse de medios de acceso seguros y utilizarse cinturones de

seguridad con anclaje u otros medios de proteccin equivalente.

c. La estabilidad y solidez de los elementos de soporte y el buen estado de los medios de

proteccin debern verificarse previamente a su uso, posteriormente de forma peridica y

cada vez que sus condiciones de seguridad puedan resultar afectadas por una modificacin,

perodo de no utilizacin o cualquier otra circunstancia.



Tampoco aportaron, en definitiva, caractersticas mnimas suficientes ni criterios

para su diseo.

En 1997 y 1998, y con la activa presencia de un grupo de trabajo espaol de

AENOR, aparece la norma europea y espaola UNE-EN 1263 Redes de

Seguridad, partes 1 y 2, que distingue cuatro sistemas de redes de seguridad

segn la norma EN 1263:

- Sistema S: Red de Seguridad con cuerda perimetral (red colocada

horizontalmente sin pescantes).

- Sistema T: Red de Seguridad sujeta a consolas para su utilizacin

horizontal (conocida como red Tipo Consola o Tipo Bandeja).

CAPTULO 2


- Sistema U: Red de Seguridad sujeta a una estructura soporte para su

utilizacin vertical.

- Sistema V: Red de Seguridad con cuerda perimetral sujeta a un soporte

tipo horca.

En otros pases, entre la normativa sobre redes de seguridad podemos citar,

normas britnica BSICP93 (1979), estadounidense ANSI A10.11 (1979), alemana

DIN 32767 (1984) y francesa NF P 93-311 (1987); estas ltimas ltimas fueron

unificadas en la ya citada EN 1263 parte 1 y 2 (1.997 y 98).

En 2004, se publica la UNE-EN 13374 para las barandillas o sistemas provisionales de proteccin de borde, con mayores especificaciones y requisitos

tcnicos, sobre la que se centrar este estudio analizando algunas de sus

indicaciones y que ser el principal objetivo de la presente tesis doctoral.



Segn esta norma, existen tres tipos de barandillas A, B y C, en funcin del

ngulo del plano de trabajo y altura de cada (Figura 1.1.3). Las de tipo A deben

resistir adecuadamente una carga esttica de 0,3 KN, las de tipo B deben

absorber de forma adecuada una energa cintica de 1.100 julios y las de tipo C,

que se analizan detalladamente a continuacin, deben ser capaces de absorber

adecuadamente una energa cintica de 2.200 julios.

Un sistema de proteccin de borde debe comprender al menos una barandilla

principal y una barandilla intermedia o proteccin intermedia. Las redes de

seguridad utilizadas como proteccin lateral deben ser del tipo U, de acuerdo a

UNE-EN 1263-1. La distancia entre la parte ms alta de la proteccin de borde y

la superficie de trabajo debe ser al menos 1,00 m medido perpendicularmente a la

superficie de trabajo.

La inclinacin de la proteccin lateral debe estar entre la vertical, lnea AC de la

figura 1.2.1 y la perpendicular a la superficie, representada por la lnea BC.

La proteccin clase C proporciona resistencia para fuerzas dinmicas elevadas

basadas en los requisitos para detener la cada de una persona que se resbala

por una superficie de fuerte pendiente.

Ni en UNE-EN 13374, ni en la normativa de seguridad vigente en Espaa, ni en

los trabajos anteriores de los grupos de normalizacin nacionales, se define su

diseo ms all de algunas especificaciones geomtricas, ni se establece

solucin para los puntos duros que suponen los soportes de las barandillas.

Limitndose slo a establecer los requisitos de comportamiento mediante la

superacin de un ensayo dinmico para las clases B (con saco esferocnico) y C

con lastre cilndrico normalizado en el que se fija en un mnimo de 200 mm el

valor de flecha para la clase C (100 mm para la clase B), en cualquier parte del

sistema a 200 mm sobre su borde inferior.

Las de clase C deben cumplir el requisito del ensayo segn UNE-EN 13374

apartado 7.5.2.2.2 y segn UNE-EN 1263-1 apartado 7.11.

La masa utilizada en el ensayo debe ser un cuerpo cilndrico, con una masa de 75

kg, una longitud de 1000 mm y un dimetro de 300 mm. El cuerpo cilndrico estar

forrado de caucho (con un espesor mnimo de 25 mm), con una superficie lisa y

sin aristas vivas.

CAPTULO 2


La rampa de ensayo inclinada debe ser plana, y debe estar inclinada 60 sobre la

horizontal. La posicin del cilindro impactador ser tal que su centro de gravedad

recorra 5,0 m, como se representa en la figura 1.1.4.

Para que la proteccin de borde clase C cumpla con los requisitos de la norma:

a) El impactador cilndrico no debe pasar a travs de la proteccin de borde; y

b) La flecha mnima entre los postes (a una altura de 200 mm por encima de

la superficie de trabajo) debe ser de 200 mm, en el momento que esta

energa haya sido absorbida.

El sistema no necesita estar en condiciones de ser utilizado despus del

ensayo.

2.3. ESTUDIOS ESPECFICOS

Los primeros estudios experimentales localizados sobre redes de seguridad

fueron realizados en Alemania por Spieker (1960) con lastres a base de sacos de

arena de 75 Kg de peso y con maderas escuadradas 30x30 cm2 y 1,32 m de

83,5 Kg lanzados desde 7 m de altura sobre redes horizontales de 2,5x2,5 m y

sujetas a 2 m del suelo en las cuatro esquinas de la cuerda perimetral (ver foto

2.3.1.).

Foto 2.3.1. Ensayos experimentales sobre redes horizontales, Spieker 1960.

Eran redes hechas con fibras textiles vegetales (camo), hoy completamente en

desuso.



Tambin tenemos el estudio terico sobre redes de Lefevre en 1970 con

publicaciones con el supuesto de un comportamiento elstico de la red.

Estableciendo la primera referencia histrica aplicada a estos dispositivos en

cuanto al factor de impacto. Los resultados de estos estudios nos muestran que la

relacin de los esfuerzos dinmicos a los esfuerzos estticos para las redes de

seguridad es del orden de 10, muy superior a las valoraciones hechas por otros

autores hasta la fecha para tablones de andamio, en los que dicha relacin era

del orden de 3 4.

Posteriormente, el tambin alemn Becker (1973) sobre redes de 7,5 x 5 m2

horizontales sujetas por su contorno, mediante lanzamientos con lastre esfrico

de 154 Kg y un torso simulado de 100 Kg desde una altura de 6,5 m. Los

resultados de estos estudios son los siguientes:

Cada ao debe comprobarse la red para evaluar su estado con el paso del

tiempo. Es fundamental la importancia del cuidado de las redes de proteccin,

debindose guardar en lugares secos, aireados y sin contacto con materiales

corrosivos.

Ms tarde el francs Paureau en 1987 y 1989 realizara tambin estudios de

carcter terico sobre las redes horizontales y consideraciones sobre los factores

de impactos que resiste el cuerpo humano, en los que se admita como mximas

aceleraciones de hasta 17 g. Obtuvo una ley de comportamiento no lineal de la red bajo tensin biaxial, y realiz anlisis mediante elementos finitos de la

transmisin de esfuerzos, deformaciones y absorcin de energa de la red. Sus

conclusiones, sin embargo, se vieron limitadas por problemas insalvables de

convergencia.

Los estudios de Gonzlez y Ros (2002) que admiten valores de hasta 9 g para las mximas aceleraciones capaces de resistir el cuerpo humano. O el anlisis

sobre el mismo tema de Voshell (2004) que admite mximos de hasta 10 g para las aceleraciones que pueden resistir el cuerpo humano, sin prdida de

consciencia. Y por ltimo los estudios de Sulowski (2006) para arneses utilizados

sujetos a lneas de vida, en los que admite valores de 6 7 de factor de impacto,

stos ltimos quizs demasiado exigentes para nuestro caso, en los que la

recogida del individuo se reparte a travs de una superficie mayor en la red que

con los arns de seguridad.

CAPTULO 2


En el mbito nacional, destacan los trabajos de Bellmunt (1985), en los que se

apuntan indicaciones tiles para redes verticales y horizontales y tambin algunas

consideraciones en cuanto a lmites de la altura de cada y las admisibles

deformaciones de la red producidas por la misma: Alturas de cada. Las redes deben ser instaladas de manera que impidan una cada libre de ms

de 6m. Como el centro de gravedad de un hombre est a un metro del suelo y la cada libre del

mismo sobre la red no deber sobrepasar los 6 m de altura, dicha red deber estar como mximo

a 7 m por debajo del centro de gravedad del hombre en cuestin. La deformacin producida en la

red por efecto de la cada, origina una flecha F. Segn ensayos realizados por el I.N.R.S., dicha

flecha debe estar comprendida entre 0,85



deben cumplir al menos la norma UNE-EN 81650-80 o estar certificadas por

Aenor.

Foto 2.3.2. Ensayo en obra sobre red horizontal Saiz, 1997.

Ms recientemente puede citarse los trabajos de Irles (2002), sobre las redes

verticales tipo V con realizacin de ensayos para cuantificar el fenmeno de

impacto y desarrollar un modelo matemtico simplificado que facilitara el anlisis

de un amplio abanico de casos de una forma rpida y mucho menos costosa que

con los ensayos reales en obra.

Este trabajo concluye la inadecuada disposicin de soportes con seccin de

distintos radios de giro, siendo mucho ms adecuadas las secciones cuadradas.

Se debe vigilar que los empalmes de estos soportes no coincidan con los lugares

de mximos esfuerzos.

El trabajo de investigacin de E. Segovia (2004) con su tesis doctoral, en la que

desarroll un modelo numrico calibrado para las redes de seguridad tipo V (ver

foto 2.3.3), sirvieron para disear los soportes para redes tipo V segn UNE-EN

1263-1, a base de cuadrados huecos 60x60x3 mm separados una distancia de

5m.

Foto 2.3.3. Ensayo en obra para red tipo V, E. Segovia 2004.

CAPTULO 2


Asimismo se obtuvieron multitud de variables del sistema, entre las que cabe

destacar: el factor de impacto que sufre el accidentado, deformacin de la red,

aceleracin del lastre, deformaciones, tensiones de los soportes, energa

absorbida por los elementos integrantes, etc.

Posteriormente se public el trabajo de Lozano (2005) sobre las protecciones de

borde y su aplicacin prctica en las obras. Este autor destaca la importancia de

la nueva norma UNE-EN 13374: 2004, que establece los requisitos de

comportamiento y mtodos de ensayo para los sistemas provisionales de

proteccin de borde (SPPB), utilizados durante la construccin o mantenimiento

de edificios y otras estructuras. Teniendo en cuenta aspectos tan importantes

como: el montaje de acuerdo a las instrucciones del fabricante, adecuacin del

sistema a las condiciones particulares de la obra, seleccin del tipo de anclaje

para la fijacin de la barandilla a la estructura que garantice una estabilidad

adecuada del sistema, eleccin de un sistema de proteccin de borde u otro, en

funcin de la fase y tipologa de la obra.

Por ltimo, tenemos el trabajo de Gonzlez en 2010 sobre el comportamiento de

las barandillas tipo A bajo la accin de cargas estticas. Este trabajo concluye que

la mayora de los sistemas provisionales de proteccin de borde utilizados

habitualmente en obras no cumplen los requisitos exigidos por la norma UNE-EN

13374 cuando se evalan analtica o experimentalmente. El poste de seccin

tubular cuadrada 35x1,5 mm no es capaz de superar el ensayo de resistencia de

la norma. Para estos sistemas con separacin de postes de 2400 mm, el sistema

formado por tubo de acero 40x2 para el poste y la barandilla es capaz de superar

satisfactoriamente las exigencias de la norma UNE-EN 13374, tanto por va

analtica como experimental.

TRABAJOS DESARROLLADOS


CAPTULO 3. TRABAJOS DESARROLLADOS En la Universidad de Alicante, a la que pertenece el doctorando, se dispone de

la licencia de software de elementos finitos Ansys theory reference 8.1, ANSYS

Inc. (2003). Con esta potente herramienta informtica se ha modelado el SPPB

clase C para estudiar distintos aspectos como el diseo de la directriz de los

soportes, la influencia de distintos tipos de lastres, la inclinacin del sistema, la

altura de la proteccin, la distancia de separacin entre soportes, valoraciones

energticas del sistema de proteccin y tambin se ha estudiado el requisito de

flecha mnima vigente en estos sistemas.

Adems del estudio con modelo numrico, se ha realizado un anlisis

cinemtico simplificado del proceso de retencin del lastre, para obtener una

frmula simple de diseo de estos SPPB.

Por ltimo, se han realizado ensayos experimentales en laboratorio, de

prototipos a escala real de estos sistemas de proteccin, para corroborar los

resultados obtenidos con el modelo de elementos finitos y calibrar, en su caso,

los parmetros de comportamiento de la red para que se ajusten

completamente al comportamiento real del sistema. Asimismo se ha intentado

confirmar que la flecha mnima establecida en UNE-EN 13374 de 200 mm, es

un valor muy inferior al mnimo recomendable para la salud del supuesto

accidentado, de acuerdo con las predicciones del modelo numrico.

3.1. MODELO NUMRICO DE ELEMENTOS FINITOS Dadas las dificultades de anlisis del fenmeno del impacto y proceso de

detencin, los trabajos se inician con el desarrollo de un modelo matemtico

mediante la tcnica de elementos finitos (vase anexo1) partiendo de un

comportamiento equivalente elstico bilineal de la red, analizado en trabajos

anteriores por Segovia (2004) para redes tipo V, que fuera capaz de simular la

realidad y valorar el conjunto de variables implicadas en nuestro estudio como

las deceleraciones, tensiones, deformaciones, trayectoria de detencin y

factores de impacto.

Los modelos se han desarrollado sobre el paquete comercial de elementos

finitos Ansys, y los elementos utilizados en dichos modelos son:

CAPTULO 3


-Red: Link 10, un elemento con comportamiento elstico lineal, sin resistencia a

la compresin (Figura 3.1.1) (las trencillas se arrugan al aproximarse sus

nudos) y con amortiguamiento estructural, simplificando el comportamiento real

de la red. La rigidez y el amortiguamiento de este elemento se ha tomado

inicialmente de los valores ajustados por Segovia (2004) para redes tipo V. Con

posterioridad se ha valorado su bondad contrastando resultados con valores

experimentales.

-Lastre:

Esfera: Mass 21, con l se dota de la masa adecuada al cuerpo lanzado

sobre la red, simulando un posible accidentado con impacto frontal de este

sobre la red (ver Figura 3.1.2).

Cilindro: Shell 181 (cilindro metlico) y Solid 45 (recubrimiento de

caucho, segn norma), con ellos se modela al cuerpo que impactar en la red

(Figura 3.1.3), simulando que el accidentado impacta lateralmente en la red.

Figura 3.1.1. Comportamiento elstico bilineal de la red. Segovia (2004).

-Soporte: Beam 188, un elemento con rigidez a flexin, que define la forma del

soporte, recto en los primeros estudios y de directriz curva en los siguientes,

siempre con seccin tubular hueca de acero.



Figura 3.1.2. Lastre esfera simulado lanzado sobre el sistema de proteccin.

Figura 3.1.3. Mitad del lastre cilindro (simulando al accidentado) lanzado sobre

el sistema de proteccin.

-Elementos de Contacto: Conta y Targe. Sirven para identificar mediante

superficies aplicadas en un cuerpo rgido (lastre) y otro deformable (red) los

potenciales puntos de contacto, que son inicialmente desconocidos y van

variando su posicin durante la retencin (no linealidad de contacto variable).

Se han realizado en total 23 modelos diferentes, cada uno de ellos conlleva 15

variantes respecto a distintas secciones transversales de bastidor.

Teniendo en cuenta que el procesador informtico, intel core i5 del ordenador

Toshiba Tecra A11-11Z, tarda en promedio 10 horas en finalizar cada clculo,

se tienen un total de 23 x 15 x 10 = 3.450 horas de procesamiento por

ordenador (unos 4,79 meses), sin tener en cuenta los procesos que no

convergieron.

Tambin es destacable el volumen de memoria utilizado en el trabajo (ver foto

3.1.1), promediando a 16 GBytes la memoria de disco duro utilizada en cada

clculo, se tienen 23 modelos diferentes x 15 variantes x 16 GBytes = 5.520

GBytes (5,52 TBytes) ocupan el total de memoria utilizada por los archivos de

CAPTULO 3


las simulaciones efectuadas (sin contar los otros tantos Gbytes de memoria

que no convergieron).

Foto 3.1.1. Discos duros externos de memoria

utilizados en el trabajo con modelos de elementos finitos.

3.2. ANALISIS DE VARIABLES MEDIANTE MODELO NUMRICO En todos los apartados descritos a continuacin se ha modelado un bastidor

tubular hueco de acero de distintas escuadras, variando su dimetro entre 20 y

100 mm para espesores de 2 y 3 mm.

La red ha sido de malla 10x10 cm2 con disposicin al cuadro.

Se han utilizado dos tipos de lastre segn el caso:

Una esfera de 50 cm de dimetro con 100 Kg de peso y un cilindro de 100 cm

de longitud con 30 cm de dimetro pesando 75 kg.

Siempre se han seguido los requisitos del ensayo establecido en el apartado

7.5.2.2 de UNE-EN 13374 para las barandillas de clase C.

3.2.1. DISEO DE LA DIRECTRIZ DEL SOPORTE Este estudio va encaminado al anlisis de los soportes rectos, normalmente

utilizados en obra, con la finalidad de resolver el impacto directo sobre los

mismos.

Se han analizado los resultados del software de elementos finitos,

principalmente la deformacin de la red y la trayectoria del lastre durante su

retencin, con el fin de obtener valiosa informacin con los que mejorar la

solucin de los soportes rectos de UNE-EN 13374 (ver Figura 1.2.2), y que

suponen puntos duros del sistema de proteccin sobre los que el trabajador

podra colisionar en un posible accidente frente a los soportes.



Figura 3.2.1.1. Soportes ergonmicos de diseo original.

Con esos resultados diseamos unos soportes ergonmicos (ver Figura

3.2.1.1), as llamados a partir de ahora que resuelven el problema pendiente

recogido en el vigente texto normativo.

Figura 3.2.1.2. Alzado Bastidor ergonmico sometido a ensayos.

El tamao de la red en estas simulaciones ser de 8x2 m2 en posicin

perpendicular al plano de trabajo, con lastre cilndrico de 75 kg de masa, y la

separacin entre soportes ser de 4 m con escuadras con dimetro y espesor

desde 35x2 hasta 60x3 mm.

CAPTULO 3


3.2.2. INFLUENCIA DEL TIPO DE LASTRE El anlisis se realiza utilizando dos tipos de lastres, un lastre esfrico de 500

mm de dimetro y 100 kg de masa segn apartado 7.12 de la norma UNE-EN

1263-1 para las redes tipo V, y tambin con el lastre cilndrico de una masa de

75 kg, una longitud de 1000 mm y un dimetro de 300 mm, segn apartado

7.5.2.2 UNE-EN 13374, para la clase C de barandillas de proteccin, sobre una

red 8x2 m2 en posicin perpendicular al plano inclinado, la separacin entre

soportes ergonmicos ser de 4 m con escuadras de dimetro y espesor

desde 25x3 hasta 60x3 mm,.

El primer lastre esfrico, simula posibles impactos del accidentado con cabeza

o pies, de mayor peso que el segundo es previsible que someta a los soportes

a una mayor exigencia en cuanto a tensiones.

El segundo lastre cilndrico simula posibles impactos del accidentado de forma

lateral sobre la proteccin.

Entre ambos lastres hay una ausencia de uniformidad de criterio acerca de las

masas de ensayo, segn sus respectivas normativas, aunque s es cierto que

existen muchos operarios de la construccin que estn ms cerca de los 100

que de los 75 kg.

Con este estudio se valorarn distintas variables para ambos supuestos,

principalmente las deceleraciones mximas sufridas por el lastre y las flechas

mximas alcanzadas en la red.

3.2.3. INCLINACIN DEL SISTEMA En primer lugar se realiza un estudio sencillo respecto a la inclinacin del

sistema de proteccin (ver Figuras 1.2.1 y 3.2.3.1) en posicin vertical lnea

AC, y perpendicular a la superficie de trabajo lnea BC, para determinar la

diferencia en cuanto al factor de impacto que sufre el lastre en cada una, y as

poder determinar cul de ellas es mejor en cuanto a mejorar la seguridad y

salud del accidentado.



Figura 3.2.3.1. Posiciones simuladas de la red: vertical y perpendicular

a la superficie inclinada.

En este estudio inicial simple se usa un bastidor de soportes rectos y seccin

circular hueca para distintos dimetros y espesores desde el 40x2 hasta el

80x4 mm. El tamao elegido para la red es de 4x2 m2, con malla de retcula de

10x10 cm2 con disposicin al cuadro (ver figura 3.2.3.2). Con lastre esfrico de

100 kg de masa, usado en las redes tipos V, segn UNE-EN 1263.

Figura 3.2.3.2. Bastidor recto sometido a simulaciones acotado.

En segundo lugar se realiza un estudio ms detallado que nos confirme los

resultados del estudio simple anterior y que nos servir para analizar otras

posibles inclinaciones no estudiadas antes. Ahora usaremos lastre cilndrico, y

una red de 8x2 m2 de tamao que ser analizada en posicin vertical 0, en

posicin horizontal de la misma 90 con la vertical, y son estudiadas tambin

CAPTULO 3


dos posiciones intermedias, la de 30 y 60 con la vertical, esta ltima posicin

coincide con la perpendicular al plano de trabajo. La separacin entre soportes

ergonmicos ser de 4 m con escuadras de dimetro y espesor desde 25x2

hasta 60x3 mm.

Esta exploracin nos permite analizar de forma detallada qu posicin es la

ms conveniente en cuanto a la inclinacin para la proteccin lateral, valorando

la deceleracin sufrida por el lastre en cada una de las inclinaciones y

descartando, en su caso, alguna de ellas por falta de seguridad en la retencin

del accidentado (ver figura 3.2.3.3).

Figura 3.2.3.3. Diferentes posiciones de la red analizadas.

3.2.4. ALTURA DE LA PROTECCIN PERIMETRAL (RED) Se han estudiado en el sistema de proteccin las alturas de red de 1, 1,5, y 2

m.

3.2.5. DISTANCIA DE SEPARACIN ENTRE SOPORTES

Figura 3.2.4. Alturas estudiadas de la red: 2, 1,5 y 1 m respectivamente.



Los largos de los paos de la red analizados han sido 8 y 4,8 m. La inclinacin

de la red se ha mantenido siempre perpendicular a la superficie de trabajo. Los

soportes de acero ergonmicos analizados varan sus escuadras de dimetro

y espesor desde 25x3 hasta 60x3 mm. Se han realizado lanzamientos del

lastre cilndrico tanto frente a soporte como entre soportes.

El principal fin de este estudio ser observar cualquier incidencia que pueda

acontecer mediante la simulacin en el proceso de retencin del accidentado,

con el modelo de elementos finitos, analizando principalmente la trayectoria

recorrida por el lastre desde el inicio del contacto de ste con la red perimetral

de proteccin hasta su parada. Tambin se analizarn las aceleraciones

mximas sufridas por el lastre y las flechas mximas de la red en cada uno de

los casos simulados.

Las redes perimetrales de proteccin de borde que normalmente se usan en

las obras tienen una altura de 1 m, mnimo exigido en la vigente norma UNE-

EN 13374, con este estudio se plantea analizar dicha altura y posibles

incidencias proponiendo una revisin al alza, en su caso, de dicha altura para

las protecciones de borde de la clase C, capaces de resistir fuertes impactos.

Toda propuesta de modificacin, si procede, de esta altura ira en beneficio de

que el posible accidentado sea retenido con seguridad adecuada y sin ningn

peligro para su integridad.

3.2.5. DISTANCIA DE SEPARACIN ENTRE SOPORTES Tambin han sido analizadas las distancias de separacin entre los soportes,

siendo estudiadas con detalle las separaciones de 4 y 2,4 m respectivamente.

La distancia de 2,4 m es la separacin normalmente utilizada en las obras para

la proteccin de borde, por tanto se analizar esta distancia y otra mayor, para

ver el comportamiento del sistema de proteccin en cuanto al factor de impacto

que sufrir un supuesto accidentado cuando sea retenido en cada caso.

Los soportes estudiados tendrn unas escuadras de dimetro y espesor desde

25x3 hasta 60x3 mm. Se han realizado lanzamientos de lastre cilndrico tanto

frente a soporte como entre soportes.

CAPTULO 3


Figura 3.2.5. Distancia de separacin entre soportes de 4 y 2,4 m.

3.2.6. VALORACIONES ENERGTICAS Se estudian distintos aspectos en cuanto el margen entre las diferentes

especificaciones energticas de la retencin establecidas en la norma UNE-EN

13374, simulando en primer lugar que el sistema resista una energa cintica

de 1100 J, conforme al requisito del apartado 6.4.2 de UNE-EN 13374 para las

barandillas tipo B. En segundo lugar, sometemos el sistema a una energa

cintica de 2200 J, segn artculo 6.4.3., dicha norma establece que: La proteccin de borde clase C debe poder absorber una energa cintica de 2200 J en

cualquier sitio a lo largo de la proteccin, a una altura de 200 mm por encima de la superficie

de trabajo.

Esta energa es requisito de capacidad de absorcin del sistema de proteccin.

Por ltimo, se estudia el sistema segn la UNE-EN 13374 para las barandillas

de tipo C, comprobando el ensayo establecido con 5 m de carrera sobre

superficie de trabajo de 60 sobre la horizontal, en el que se acumula una

energa en el momento del contacto con la red de 3180 J (sin tener en cuenta

la prdidas de energa por rozamiento y giro). Las distintas modelizaciones

realizadas se hacen sobre una red 8x2 m2 en posicin perpendicular al plano

de trabajo, separacin entre soportes ergonmicos de 4 m, con escuadras de

dimetro y espesor desde 35x3 hasta 60x3 mm, y con lanzamientos del lastre

cilndrico frente a soporte.



3.2.7. CONSECUENCIAS DEL REQUISITO DE FLECHA MNIMA VIGENTE El software de elementos finitos nos permitir valorar las repercusiones en

cuanto al factor de impacto sufrido por el accidentado, siguiendo el requisito

establecido en la normativa vigente de la flecha mnima para estos sistemas de

proteccin.

Para conseguirlo se han aumentado en el modelo tanto la rigidez de la red

como la de los soportes, hasta conseguir que la red de la proteccin perimetral

del sistema de seguridad, tenga una flecha de 200 mm (ver figura 3.2.7), valor mnimo actualmente establecido por UNE-EN 13374.

Las diferentes simulaciones efectuadas se hacen sobre una red 8x2 m2 en

posicin perpendicular al plano de trabajo, separacin entre soportes

ergonmicos de 4 m, con escuadras de dimetro y espesor de 80x4 mm, y con

lanzamientos del lastre frente a soporte.

Figura 3.2.7. Instantnea en la que se consigue igualar en el modelo la mnima

flecha de 200 mm establecida por UNE-EN 13374, 2004.

3.3. ANLISIS CINEMTICO SIMPLIFICADO Y FRMULA DE DISEO Por otro lado, y a partir de la forma observada en los modelos numricos (ver

figura 3.3) para las variaciones de aceleracin durante el impacto, se realiza un

estudio cinemtico simplificado de la mxima deceleracin, necesaria para la

CAPTULO 3


prdida total de la velocidad adquirida en la cada, durante el desarrollo de

dicha flecha mxima.

Analizamos por tanto, las funciones de la aceleracin, velocidad y

desplazamiento del lastre entre el instante del contacto inicial con la red hasta

el instante de velocidad cero, lo cual nos permite obtener una expresin simple

que relaciona el factor de impacto , la altura de cada h y la flecha mxima de la red f, y que podr utilizarse para valoraciones rpidas como herramienta de diseo.

Figura 3.3. Aceleracin, Velocidad y Desplazamiento del lastre tras impactar en la red, segn el

modelo numrico con elementos finitos.



3.4. ESTUDIO EXPERIMENTAL 3.4.1. PROTOTIPO Partiendo como base para el diseo de los prototipos a ensayar de las

conclusiones obtenidas con el modelo numrico (apartado 3.1), hemos

diseado (ver figura 3.4.1.1) y construido unos soportes tubulares huecos de

acero S235 de (exterior) 48 mm y espesor de 3 mm (ver foto 3.4.1.1), que

resuelven los puntos duros que suponen stos cuando el accidentado cae

directamente sobre ellos. Su directriz se ha diseado con tramos rectos y

curvos para permitir el desarrollo de la trayectoria del lastre hasta su detencin,

sin llegar a sufrir impacto directo contra el soporte.

Figura 3.4.1.1. Diseo del prototipo con ayuda del modelo numrico.

Foto 3.4.1.1. Vista lateral del prototipo de barandilla.

CAPTULO 3


Para su fijacin en obras nuevas se disearon unas piezas (Figura 3.4.1.2) que

quedan embebidas en el hormign durante el hormigonado. Esta pieza especial

o cartucho (ver foto 3.4.1.2) servir para recibir al soporte que entrar en el

anterior, acerrojndose mediante un giro de 90 y quedando perfectamente

colocado en un plano vertical.

Figura 3.4.1.2. Detalles sujecin soporte ergonmico a forjado de hormign.

Foto 3.4.1.2. Detalle del cartucho y del extremo del soporte.



Esta sujecin tambin puede hacerse mediante atornillado al hormign en

obras de mantenimiento o bien con soldadura si la estructura fuese de acero.

Las piezas de rodapi y pasamanos se ensamblan a las principales mediante

tubos machihembrados y fiadores (ver foto 3.4.1.3) de rpido montaje y

desmontaje.

Foto 3.4.1.3. Detalles de la sujecin de los rodapis y barandilla al

soporte principal mediante fiador.

Por ltimo, se ha colocado una red de seguridad de 8 m de largo y 2 m de alto,

que se sujeta al rodapi y pasamanos mediante cuerda de atado, a travs de

todas las mallas (ver foto 3.4.1.4).

Foto 3.4.1.4. Vista lateral del sistema de proteccin y detalle de sujecin de la red.

Para la construccin fsica de este sistema de proteccin a escala 1:1 hemos

contado con la ayuda de la empresa Metlicas Lpez de la localidad de Elche

(Alicante). Este taller se ha encargado, adems de la construccin de los

primeros prototipos, de hacer el traslado de los mismos hasta el Laboratorio de

ensayos.

CAPTULO 3


3.4.2. ENSAYOS REALIZADOS Con el prototipo descrito se han realizado dos series de ensayos en Aidico:

El objetivo de la primera serie de ensayos en laboratorio es confirmar la bondad de los resultados obtenidos con el modelo de elementos finitos y

retocar los parmetros de comportamiento de la red en caso de ser necesario,

para que se ajuste al comportamiento real del sistema y, en su caso, redisear

la directriz definitiva de los soportes ergonmicos. La red de seguridad utilizada

es de Poliamida de Alta Tenacidad, con nudos y color blanco, dimensin de la

malla de 100 mm (de nudo a nudo), dispuesta al cuadro (Q), cosida

mecnicamente por todo el permetro con una cuerda de 6 mm (resistencia de

7,5 KN). La cuerda de la malla est fabricada en trenzadoras de 16 bolillos y

cada uno tiene 3.500 dtex, en total 56.000 dtex, con una carga de rotura >300

Kg.

El laboratorio de Aidico ha colaborado tcnicamente facilitndonos sus

instalaciones y personal para realizar el ensayo de UNE-EN 13374 sobre estos

prototipos y toma de datos en cuanto a las aceleraciones sufridas por el lastre

(ver foto 3.4.2.1), con la instalacin de acelermetros (ver foto 3.4.2.2) que nos

aportan datos respecto del factor de impacto sufrido por el accidentado sobre

este sistema de proteccin y grabaciones de video con la cmara de alta

velocidad (ver foto 3.4.2.3) del departamento de ptica de la Universidad de

Alicante, que han servido para contrastar la bondad de las mediciones tomadas

con el acelermetro.

Foto 3.4.2.1. Detalle del cilindro para el ensayo segn UNE-EN 13374.



La segunda finalidad de la primera serie de estos ensayos en el laboratorio es confirmar, si este sistema es capaz de resolver los puntos duros que

representan los soportes, asunto pendiente en UNE-EN 13374, en su apartado

6.4.3.

Foto 3.4.2.2. Acelermetro instalado en un lateral del eje del cilindro.

Foto 3.4.2.3. Cmara de alta velocidad filmando a 500 fotogramas por segundo.

La segunda serie de ensayos, se desarroll para confirmar que la flecha mnima establecida en UNE-EN 13374, en su artculo 6.4.3, de 200 mm es un

valor muy inferior al mnimo recomendable.

Este ltimo aspecto ha sido analizado con un ensayo especfico para tal caso,

que estudi lo que le ocurre al lastre, en cuanto a las aceleraciones sufridas por

ste, cuando el sistema de retencin del posible accidentado sufre una flecha

mxima de 200 mm (mnima actualmente requerida en la vigente UNE-EN

13374) durante el proceso de detencin.

CAPTULO 3


Foto 3.4.2.4. Sistema provisional de proteccin de borde

con mallazo metlico y soporte reforzado.

Se ha realizado para ello en un prototipo (ver foto 3.4.2.4) de sistema

provisional de proteccin de borde similar al ya ensayado, pero incrementando

tanto la rigidez de los soportes (se ha triplicado el soporte central frente al cual

impact el cilindro) como de la red que ha sido sustituida por un mallazo

metlico 15x15 cm2 de barras de 5 mm de dimetro.

ANLISIS DE RESULTADOS


CAPTULO 4. ANLISIS DE RESULTADOS 4.1. RESULTADOS CON MODELO NUMRICO DE ELEMENTOS FINITOS Para cada una de las simulaciones realizadas en este estudio, se ha obtenido

multitud de informacin de las siguientes variables para:

Lastre: trayectoria y mxima aceleracin soportada durante la retencin. Proteccin perimetral o red: mxima flecha, desplazamiento, deformacin y axil mximo soportado.

Soporte: Tensiones mximas. Todos estos resultados calculados, se han ordenado y resumido para una

mayor operatividad en ocho tablas que se incorporan en este trabajo en el

Anexo 2.

De todas las variables obtenidas, analizamos con mayor profundidad

principalmente dos de ellas, que entendemos son de mayor trascendencia en

sus implicaciones sobre el accidentado y sobre el diseo de la proteccin. Por

un lado la mxima aceleracin resistida por el lastre y por otro la flecha mxima

obtenida de la proteccin perimetral o red. Estos dos aspectos sern

fundamentales para determinar el factor de impacto sufrido por el accidentado.

Por todos es sabido que el producto de la masa por la aceleracin provoca una

fuerza. Las aceleraciones soportadas por el cuerpo humano, las cuales segn

hemos dicho generan fuerzas, si alcanzan una determinada intensidad, pueden

ocasionar graves daos en el individuo o incluso su muerte.

En muchas ocasiones estas aceleraciones que las personas soportan, son

expresadas por el nmero de veces que contienen a g, la aceleracin de la gravedad (9,81 m/s2). A ese nmero adimensional que multiplica a g, le llamamos factor de impacto ya que representa el factor por el que hay que

multiplicar el peso del accidentado para obtener la mxima fuerza sufrida

durante el proceso.

CAPTULO 4


4.2. RESULTADOS DE VARIABLES MEDIANTE MODELO NUMRICO A continuacin, exponemos los principales resultados obtenidos en el modelo

informtico, mediante grficas que nos facilitan la interpretacin de las tablas

del Anexo de una manera ms comprensible.

4.2.1. DISEO DE LA DIRECTRIZ DEL SOPORTE Analizando de forma pormenorizada el movimiento de la proteccin perimetral,

durante el proceso de la retencin del lastre, se obtiene un diseo original de

soporte que resuelve el problema de los puntos duros, posibles causantes de

lesiones graves al cuerpo humano. Este problema estaba pendiente por

resolver y as se reconoce en el apartado 6.4.3 de UNE-EN 13374 reproducido

textualmente en el Captulo 3 de este trabajo.

Estos soportes, que hemos denominado como ergonmicos, sern incorporados y utilizados en las siguientes simulaciones realizadas, debido a la

importante mejora que dichos soportes aportan en beneficio de la integridad

fsica del accidentado, respecto a los soportes rectos normalmente utilizados

en las obras.

Figura 4.2.1. Estudio de la deformacin de la red y diseo del soporte ergonmico.

Las dimensiones y caractersticas de los soportes resultantes del diseo inicial

basado en resultados de los modelos numricos se recogen en la figura 4.2.1.

Figura 4.2.1. Estudio de la deformacin de la red y diseos del soporte ergonmico.

48x3 mm S235



Las dimensiones y caractersticas de los soportes resultantes del diseo inicial

basado en resultados de los modelos numricos se recogen en la figura 4.2.1. 4.2.2. INFLUENCIA DEL TIPO DE LASTRE En esta serie de simulaciones se han utilizado los lastres esfrico y cilndrico

para simular posibles impactos del individuo con cabeza o pies y lateralmente

sobre la proteccin perimetral del sistema de seguridad, respectivamente. En

todas las simulaciones se han incorporado y utilizado los soportes ergonmicos

descritos anteriormente.

A la vista de los resultados de las simulaciones (ver figuras 4.2.2.1 y 4.2.2.2)

tenemos mayores aceleraciones en el caso del lastre cilindro con 109,15 m/s2

de promedio frente a 61,80 m/s2 para el lastre esfera. Estos valores estn en

consonancia con las flechas mximas obtenidas de la red, mayores en el caso

de la esfera con 1,08 m de promedio frente a una flecha de 0,59 m de promedio

en el cilindro. Con el lastre esfrico la distancia de frenado es mayor porque

ste incide sobre la red con una menor superficie que el lastre cilndrico y

produce una deformacin local y grande que ste ltimo. Ello influye

favorablemente en la reduccin del factor de impacto que soporta el lastre,

como as se confirma en las grficas de resultados de esta serie de

simulaciones. Segn esto, una eventual cada de cabeza o pies resultara ms

favorable desde el punto de vista del impacto (prescindiendo de posibles daos

especficos en cabeza o cuello).

CAPTULO 4


Figura 4.2.2.1. Acel. Mx. soporte ergonmico con lastre esfrico y cilndrico.

Figura 4.2.2.2. Flechas Mx. soporte ergonmico, lastre esfrico y cilndrico.

93,3

105,3

106,8

113,7 116,0119,7

52,758,2

60,1

65,0 66,1

68,7

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

110,0

120,0

130,0

ACELERACIONESM

XIMASSU

FRIDASPO

RELLA

STREm/s

2

40X240x350x250x360x2 60x3

SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm

ERGRED60LASTRECILINDRO

ERGRED60LASTREESFERA

61,80m/s2depromedio

109,15m/s2 de promedio

0,685

0,618 0,591 0,564 0,558 0,546

1,245

1,1291,098

1,029 1,016 0,990

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

1,400

FLECHAM

XIM

ADELA

RED

ENm

40X240x350x250x360x2 60x3SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm

ERGRED60LASTRECILINDRO ERGRED60LASTREESFERA

1,08mdepromedio

0,59mdepromedio



4.2.3. INCLINACIN DEL SISTEMA Se han realizado dos estudios de la inclinacin del sistema de proteccin

perimetral de borde o red, segn figura 5 del apartado 5.2.3 de UNE-EN 13374.

Un estudio preliminar con soportes rectos y lastre esfrico en el que se

analizan dos posiciones de la red: vertical y perpendicular al plano inclinado de

trabajo. Se observa en la grfica (ver figura 4.2.3.1) que para la posicin

vertical de la red, las aceleraciones mximas del lastre son el doble que para la

posicin perpendicular a la superficie de trabajo.

En la grfica (ver figura 4.2.3.2.) se muestra que las flechas mximas de la red

en la posicin perpendicular son un 70% ms grandes que para la red vertical.

Estos resultados estn en concordancia con los valores expuestos de las

aceleraciones sufridas por el lastre, puesto que al tener el sistema una mayor

distancia de recorrido durante su frenado o proceso de retencin de la persona,

las deceleraciones o factor de impacto soportado por el lastre ser menor,

como as ocurre en esta primera exploracin preliminar.

Figura 4.2.3.1. Aceleraciones mximas para soporte recto con lastre esfrico.

94,0

125,6 123,7

129,5

141,8

166,0

56,562,8 65,2

67,9 68,1 67,9 69,4 69,370,5 70,7

50,0

70,0

90,0

110,0

130,0

150,0

170,0

ACELERACIONESM

XIMASSU

FRIDASPO

RELLA

STREm/s

2

40x240x350x250x360x260x360x480x280x380x4SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm

SOPRECVERT

SOPRECPERP

CAPTULO 4


Figura 4.2.3.2. Flechas mximas para soporte recto con lastre esfrico.

Figura 4.2.3.3. Estudio preliminar de la posicin vertical de la red.

0,700 0,692

0,6700,650 0,632 0,629

1,258

1,1511,118

1,054 1,0521,008

0,987 0,9770,963

0,958

0,600

0,700

0,800

0,900

1,000

1,100

1,200

1,300

FLECHAM

XIM

ADELA

RED

ENm

40x240x350x250x360x260x360x480x280x380x4SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm

SOPRECTVERT SOPRECTPERP



En las figuras 4.2.3.3 y 4.2.3.4 se muestra, en imgenes, el instante de flecha

de la red y la aceleracin del lastre mximas para la posicin vertical y

perpendicular al plano inclinado de trabajo respectivamente. En ambas figuras

se ha utilizado un mismo bastidor recto de acero tubular hueco de dimetro 60

mm y 2 mm de espesor.

Un segundo estudio ms detallado, ahora utilizando soportes ergonmicos y

lastre cilndrico, analiza cuatro posibles inclinaciones de la red:

-Inclinacin de 0 red vertical. -Inclinacin de 30 de la red con la vertical.

-Inclinacin de 60 de la red con la vertical o red perpendicular al plano de trabajo.

-Inclinacin de 90 o red horizontal (no incluida en UNE EN 13374).

Figura 4.2.3.4. Estudio preliminar de la posicin perpendicular de la red.

CAPTULO 4


Las tres primeras posiciones estn incluidas en UNE EN 13374, en su apartado

5.2.3 y la cuarta inclinacin (red horizontal) no recogida en norma, pero

creemos interesante incorporarla en este estudio para realizar un anlisis ms

completo.

En las grficas (ver figura 4.2.3.5.) de los resultados conseguidos, se muestra

que para la posicin de red perpendicular las aceleraciones promedian 100,90

m/s2, valor considerablemente menor que para la inclinacin de 30 de la red

con la vertical y stas an son mayores para la red en posicin vertical.

El promedio de las flechas mximas de la red con inclinacin de 60 con la

vertical es de 0,665 m, stas son menores en las inclinaciones de la red 30

con la vertical y an ms pequeas para la red vertical (ver figura 4.2.3.6).

Figura 4.2.3.5. Acel. mx. con soporte ergonmico para distintas inclinaciones.

139,0

155,5 152,7

168,6165,4

186,3

186,4

206,0

193,6

212,8

203,3

230,4219,4

230,6234,7

233,4

104,7

120,3

119,4

133,4 130,8

143,5 141,3

152,4 150,8

163,2158,3

170,6165,2

172,1 172,6 175,7

75,0 75,5

87,1 85,0

96,5 93,3

105,3101,8

109,2 106,8113,7 112,1

116,9 116,0 119,7

53,158,5 59,0 62,0 62,0

64,4 64,1 65,0 65,1 65,3 65,4 65,5

50,0

70,0

90,0

110,0

130,0

150,0

170,0

190,0

210,0

230,0

ACELERACIONESM

XIMASSU

FRIDASPO

RELLA

STREm/s

2

25X330X230X335X235X340X240x345X245X350x2 50x355X255X360x260x3


RED0VERT

RED30

RED60

RED90HORIZ

25X2

100,9m/s2 depromedio

62,4m/s2 depromedio





Figura 4.2.3.6. Flechas mx. con soporte erg. para distintas inclinaciones.

La inclinacin de 60 de la red con la vertical (perp. a la sup. de trabajo), es la

ms favorable en cuanto al factor de impacto que sufrir el trabajador y que

est relacionado con la mxima flecha de la red (ver figuras 4.2.3.7 y 4.2.3.8).

Figura 4.2.3.7. Grfica resumen de Acel. para lanzam. FS y red 8x2 m2.

Cabe decir, que aunque en la posicin horizontal de la red las aceleraciones

son ms bajas an, esta disposicin ha desvelado en su anlisis con el modelo,

posibles fallos de la misma en la retencin del trabajador.

0,512

0,470

0,4660,433 0,434

0,409

0,411

0,396

0,400

0,386

0,389

0,378

0,380

0,372

0,3750,367

0,776

0,675 0,661

0,582

0,584

0,532

0,540

0,489

0,501

0,468

0,4760,453 0,4610,443 0,449

0,433

0,951

0,900

0,775

0,772

0,677

0,685

0,618

0,633

0,581

0,5910,564

0,569

0,553 0,558 0,546

0,909

0,7840,783

0,717 0,7290,686 0,695

0,668

0,671

0,663 0,6650,658

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

1,000

FLECHAM

XIMADELA

RED

ENm

25X330X230X335X235X340X240x345X245X350x2 50x355X255X360x260x3


RED0VERT RED30 RED60 RED90HORIZ

25X2

0,665m depromedio

0,719m depromedio

0,533m depromedio

0,411m depromedio

(0o;194,9)

(30o;148,4)

(60o;100,9)

(90o;62,4)60

80

100

120

140

160

180

200

0 20 40 60 80ngulo deinclinacindelared(o)

Acel.lastre

(m/s

2 )

CAPTULO 4


Figura 4.2.3.8. Grfica resumen de Flechas para lanzam. FS y red 8x2 m2.

Adicionalmente a la medicin de las variables de flecha mxima de la red y

aceleracin mxima del lastre, se ha realizado una observacin detallada de la

trayectoria llevada a cabo por el lastre durante el proceso de retencin del

mismo. Con ello ha sido descartada la posicin de la red horizontal (o

inclinacin de 90), pues en la simulacin (ver figura 4.2.3.9) se evidencia el

peligro de que el trabajador sobrepase la proteccin durante el frenado sobre la

red.

Figura 4.2.3.9. Estudio de la trayectoria del lastre para red a 90 u horizontal.

(0o;411)

(30o;533)

(60o;665)(90o;719)

350400450500550600650700750800

0 20 40 60 80ngulo deinclinacindelared(o)

Flecha

Red

(mm)



Tanto el estudio preliminar como el detallado, confirman como ms favorable

para la integridad del accidentado la inclinacin de la red de 60 con la vertical

o perpendicular a la superficie de trabajo.

A partir de ahora, y en el resto de estudios a modelizar, utilizaremos la red o

proteccin perimetral con una inclinacin perpendicular a la superficie de

trabajo.

4.2.4. ALTURA DE LA PROTECCIN PERIMETRAL (RED) 4.2.4.1. SIMULACIONES PARA RED DE 8 M DE LONGITUD Y SEPARACIN ENTRE SOPORTES DE 4 M En las siguientes grficas se representan las aceleraciones sufridas por el

lastre y la comparacin porcentual entre las distintas alturas de red 2, 1,5 y 1

m, usando un pao de red de largo 8 m y lanzando el lastre cilndrico frente a

soporte (FS) y entre soportes (ES).

A) Lanzamientos frente a soporte (FS):

Se aprecia que para la altura de red ms pequea (1 m) tenemos un

incremento del factor de impacto de un 35,30% de promedio respecto a la red

de altura 2 m.

Figura 4.2.4.1.1. Acel. Mx. del lastre FS para alturas red 2, 1,5 y 1 m.

85,0

96,5

93,3

105,3101,8

109,2106,8

113,7

112,1

116,9 116,0119,7

93,9

109,5

105,3

119,3

115,3

126,0

123,4

132,2

130,4

137,3

135,9

140,4

105,9

125,2

120,9

139,4

134,0

150,8

144,2

160,9

153,3

168,7

156,0

173,6

80,0

90,0

100,0

110,0

120,0

130,0

140,0

150,0

160,0

170,0

180,0

ACELERACIONESM

XIMASSU

FRIDASPO

RELLA

STREm/s

2

35X235X340X240X345X245X350X250X355X255X360X260X3SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm

FSERGRED8X2 FSERGRED8X1,5 FSERGRED8X1

144,4depromedio

122,4depromedio

106,4depromedio

CAPTULO 4


Figura 4.2.4.1.2. Porcentajes Acel. del lastre FS para alturas red 2, 1,5 y 1 m.

Figura 4.2.4.1.3. Flechas Mx. de la red FS para alturas red 2, 1,5 y 1 m.

La flechas sufridas por la red son consecuentemente menores un 23,56% de

promedio en las redes de 1m de altura que en las de 2 m de altas.

10,5

13,4

12,8

13,2

13,2

15,3

15,5

16,3

16,4

17,4

17,1

17,3

24,6

29,7

29,6

32,3

31,6

38,1

35,0

41,5

36,8

44,3

34,5

45,0

35X235X340X240X345X245X350X250X355X255X360X260X3SECCINTUBULARDELBASTIDORENmm

FSERGRED8X2 FSERGRED8X1,5 FSERGRED8X1%IN

CREM

ENTO

ACE

LMXDELLASTRE

>Promedio 35,3%

>Promedio14,9%

0,772

0,677 0,685

0,618 0,633

0,581 0,591

0,564 0,569 0,553 0,5580,546

0,705

0,617

0,631

0,559

0,573

0,519

0,536

0,489

0,504

0,472

0,483

0,464

0,625

0,544 0,557

0,4770,501

0,445 0,461

0,417

0,436

0,392

0,412

0,374

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

FLECHAM

XIM

ADELA

RED

ENm

30X230X335X235X340x2 40x3 45X245X350X250X355X255X360X260X3


FSERGRED8X2 FSERGRED8X1,5

análisis dinámico y criterios de diseño para barandilla de ... · además de una buena...

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